Причини, які обумовлюють рух повітря по виробках

Свіже повітря для провітрювання шахти надходить по одному стволу (повітряподавальному), а відводиться ї шахти по іншому (вентиляційному). Його рух виробками шахти здійснюється за рахунок різниці тиску (депресії) між названими вище стволами, яку можна забезпечити вентиляторами головного провітрювання трьома способами. Вентилятор може подавати повітря в шахту за рахунок розрідження, яке здійснюється в вентиляційному каналі на вході в вентилятор, або за рахунок натиску, який отримують на виході із вентилятора. В першому випадку спосіб вентиляції називають всисним, а в другому — нагнітальним. Використовують також комбінований спосіб (нагнітально-всисний).

Основний спосіб провітрювання газових шахт — всисний. Нагнітальний спосіб провітрювання застосовується при малій глибині розробки вугільних пластів, а нагнітально-всисний — на шахтах з великою сумарною довжиною гірничих виробок і при розробці вугільний пластів, схильних до самозапалювання. Як правило, до складу головної вентиляційної установки входять два однотипних вентилятори, пристосовані до реверсування (перекидання) повітряного струменя у необхідних випадках (при пожежі, вибуху). Вентиляційні установки можуть працювати в автоматичному режимі, без постійної присутності обслуговуючого персоналу.

Для запобігання обмерзання повітряподавальних стволів та інших виробок взимку необхідно підігрівати повітря, яке подається в шахту. Підігрівання здійснюється калориферними установками шляхом пропускання повітря через них. Теплоносіями в калориферній установці використовують водяні пари або гарячу воду. Відповідно до ПБ калориферна установка повинна забезпечувати температуру повітря, що подається в шахту, не менше як +2°С в 5 м від сполучення каналу калорифера з вентилятором.

Вентиляційні пристрої в підземних виробках.

Для розподілу поданого в шахту повітря по гірничих виробках, в залежності від розрахункової потрібності, використовують підземні вентиляційні пристрої. Це перемички, вітрила, перегородки, кросинги. Перемичка являє собою стіну, яку споруджують впоперек виробки з метою повного перекриття руху повітря виробкою. перемички з дверима влаштовують в діючих виробках, які розділяють вхідний і вихідний повітряні струмені. Без наявності таких перемичок виникло б закорочення повітряного струменя. Тому, для запобігання такого закорочення, а також для проходу через них людей і перевезення вантажів влаштовують дві перемички, які розташовують на відстані, рівній довжині самого довгого потягу. Такі перемички називають шлюзовими. Двері шлюзових перемичок відкриваються послідовно. Для запобігання одночасного відкривання дверей, вони обладнані механічною або електричною блокуванням. Залишати відкритими вентиляційні двері категорично забороняється.

Для обмеження проходу повітря в виробку, яка перекривається, або спрямування більшої частини в інші виробки, в вентиляційних дверях і перемичках влаштовують вентиляційні вікна, які створюють додатковий опір руху повітря, і таким чином здійснюється перерозподіл останнього. Перемички споруджують із дерева, цегли, каміння і бетону. Двері можуть бути виготовлені із дерева або металу. При тимчасовому регулюванні подачі повітря в виробці її переріз перекривають вітрилом — тобто перемичкою із грубої тканини. Вітрило прикріплюється тільки до верхняка кріплення і не здійснює значних перешкод для пересування людей і перевезення вантажів.

Перегородка — це стінка, яка споруджується вздовж довгої осі виробки для забезпечення зустрічного руху повітряних струменів без їх перемішування. Таку ж функцію можуть виконувати і металеві труби великого перерізу.

Кросинг — це пристрій аналогічний по призначенню перегородці, але споруджується він в місцях перетину виробок. Кросинги виконують у вигляді обхідних виробок в горизонтальній або вертикальній площині. Для пропускання невеликої кількості повітря споруджують більш прості кросинги із металевих труб великого діаметра.

Витоки повітря і заходи боротьби з ними.

Витоками називають такий рух повітря із свіжого в вихідний струмінь, при якому ця кількість повітря не проходить через місця його основного використання і при цьому знижується його споживання у вибоях очисних і підготовчих виробок. Для компенсації витоку приходиться подавати в шахту повітря більше, ніж вимагається із умов підтримки його достатньої чистоти. А це, в свою чергу, приводить до збільшення матеріальних витрат на вентиляцію. Герметизуючими пристроями для відокремлення свіжого струменя повітря від вихідного є цілики вугілля, вентиляційні двері, перемички, кросинги та ін.

Витоки повітря розподіляють на підземні (внутрішньошахтні) — між окремими виробками в шахті, поверхневі - підсоси повітря із поверхні в підземні виробки або, навпаки, витрати повітря через зони тріщинуватості із підземних виробок в атмосферу і загальношахтні, які включають підземні і поверхневі витоки.

В шахті витоки повітря можуть бути:

через вентиляційні споруди;

через вироблений простір;

в паралельних виробках через перемички і цілики вугілля.

Основні витоки в шахті здійснюються через вентиляційні споруди (до 70−90% від усіх підземних витоків). Зменшення надходження повітря в очисні вибої внаслідок витоків може призвести до підвищення вмісту в повітрі шкідливих і вибухонебезпечних газів, а просочування повітря через щілини в ціликах може викликати самозапалювання корисних копалин. Витоки повітря вимірюються як в абсолютних величинах (мі/хв), так і в відсотках від початкової кількості повітря (наприклад, яка подається в шахту або на початок виробки).

Для визначення величини витоку звичайно вимірюють кількість повітря, яке проходить перед вентиляційною спорудою і за нею. Внаслідок коливань витрат повітря в гірничих виробках виміри необхідно виконувати одночасно, а місця їх бажано розташовувати не ближче десяти діаметрів виробки від поворотів, сполучень виробок і т. п. для запобігання впливу збуреного потоку. Для зменшення витоку повітря через вентиляційні споруди необхідно стежити за правильністю конструктивного виконання, своєчасно виконувати ремонт, використовувати матеріали з малою повітряпроникливістю.

Глухі перемички слід влаштовувати в достатньо глибокому врубі в оточуючих породах, після чого периметр перемички ретельно промазати цементним або глиняним розчином. поверхню перемички необхідно штукатурити цементно-вапняним розчином (з боку більшого тиску). Кросинги повинні бути достатньо міцними, щоб не руйнувались під дією гірничого тиску. Завантажувальні і розвантажувальні пристрої, як правило, герметизуються шаром вугілля достатньої висоти, а також спеціальними заслінками. Витоки через надшахтні будівлі знижуються штукатуркою стін, застосуванням подвійним віконних рам, перекриттям отворів для каналів спеціальними клапанами, ущільненням ґрунту навколо будівлі. Канали вентиляторів повинні штукатуритися, шар ґрунту над ними повинен бути достатньої товщини і щільності.

Особливе значення в шахтах мають витоки повітря через вироблений простір виїмкових дільниць внаслідок їх відносно великої величини, а також їх впливу на винос із виробленого простору різних газів. Витоки через вироблений простір виїмкових дільниць складає 10…35% від кількості повітря, яке надходить до вибою. Величина витоку через вироблений простір визначається схемою вентиляції дільниці, аеродинамічним опором і розрізом виробленого простору, депресією дільниці, опором виробок, що оконтурюють. Характер і величина витоку через вироблений простір в значній мірі визначається схемою його примикання до виїмкових виробок.

Рис. 1. Витоки повітря через вироблений простір

На рис. 1 показані лінії витоку в виробленому просторі при суцільній системі розробки. В цьому випадку витік зменшує надходження повітря в вибій, а гази, які виділяються в виробленому просторі, виносяться в вентиляційний штрек. при стовповій системі витоки зменшують кількість повітря в нижній частині лави і збільшують його в верхній. При цьому гази із виробленого простору заносяться в верхню частину лави. При прямоточній схемі провітрювання з розташуванням вентиляційного штреку в масиві вугілля витоки відбуваються із конвеєрного штреку в лаву і одночасно заносять туди гази із виробленого простору. Зменшення витоків повітря через вироблений простір можна досягти заміною способу управління покрівлею, зменшенням аеродинамічного опору виїмкових штреків і т. п. Витоки через обвалення, що досягають земної поверхні, зменшують за рахунок засипання та ущільнення щілин із поверхні. В шахтах часто свіжий струмінь повітря рухається по одній із паралельних виробок, а вихідний — по другій. Через перемички в збійках, які з'єднують усі виробки, а також через цілики, які розділяють ці виробки, виникають витоки повітря. Усі витоки інколи досягають 50…70% кількості повітря, що подається в шахту. Зменшення витоків в паралельних виробках можна досягти за рахунок більш якісної герметизації перемичок, обробки оголеної поверхні герметизуючими речовинами, зменшення депресії виробок і їх питомого аеродинамічного опору.

Питання для самоконтролю.

За рахунок чого здійснюється рух повітря в гірничих виробках?

Назвати способи провітрювання шахт і основні фактори, які впливають на вибір способу.

Вказати на заходи і вимоги ПБ по запобіганню обмерзання повітряподаючих стволів взимку.

Перерахувати основні вентиляційні споруди, вказати їх призначення та конструктивні особливості.

Дати визначення витоків повітря і назвати їх види.

Вказати на негативні наслідки, обумовлені витоками повітря в шахті, а також заходи з боротьби з ними.

Контроль за станом рудникової атмосфери.

Згідно з Правилами безпеки у вугільних шахтах для оцінки якості повітря, правильності його розподілу по виробках та визначення газовості шахт проводяться перевірка складу повітря та виміри його витрат у вихідних струменях очисних та тупикових виробок, виїмкових дільниць, крил, пластів та шахти в цілому. Крім зазначених вище місць, виміри витрат повітря повинні проводитися на головних вхідних струменях шахти, біля всіх розгалужень свіжих повітряних струменів, біля вибоїв тупикових виробок, біля ВМП. Перевірка складу повітря та вимір його витрат повинні проводитися на шахтах негазових, I та II категорій за газом один раз на місяць, на шахтах III категорії - два рази на місяць, надкатегорійних та небезпечних за раптовими викидами вугілля та газу — три рази на місяць, а на шахтах, що розробляють пласти вугілля, схильного до самозапалювання, — не рідше двох разів на місяць. При цьому в усіх місцях перевірки складу повітря вимірюються його швидкість і температура.

Перевірка складу повітря після підривних робіт повинна проводитися не рідше одного разу на місяць у стволах, не залежно від їх глибини, а в інших тупикових виробках при довжині 300 м та більше. Результати вимірів та дані про склад повітря повинні заноситися до Вентиляційного журналу. У місцях виміру витрат повітря на головних вхідних та вихідних струменях шахти повинні бути влаштовані вимірні станції. В інших виробках вимір витрат повітря повинен проводитися на прямолінійних незахаращених ділянках з кріпленням, щільно прилеглим до стінок виробки. У всіх місцях виміру витрат повітря повинні бути дошки, на яких записуються: дата виміру, площа поперечного перерізу виробки (вимірної станції), розрахункові та фактичні витрати повітря, швидкість повітряного струменя.

У шахтах III категорії, надкатегорійних та небезпечних за раптовими викидами контроль вмісту метану біля прохідницьких та виймальних комбайнів і врубових машин повинен проводитися за допомогою вмонтованих автоматичних приладів. У шахтах, небезпечних за раптовими викидами, усі працівники, що проводять роботи в тупикових та очисних виробках та у виробках з вихідним вентиляційним струменем, повинні забезпечуватися індивідуальними сигналізаторами метану, суміщеними із шахтними головними світильниками. Автоматична стаціонарна апаратура та вмонтовані прилади контролю вмісту метану повинні забезпечувати автоматичне відключення електроенергії у разі неприпустимої концентрації метану. Контроль концентрації метану в газових шахтах повинен здійснюватися у всіх виробках, де може виділятися або скупчуватися метан. Місця та періодичність вимірів установлюються головним інженером шахти. При цьому повинні виконуватися такі вимоги:

• а) біля вибоїв діючих тупикових виробок, у вихідних вентиляційних струменях тупикових виробок і виїмкових дільниць виміри концентрації метану повинні виконуватися змінними керівниками робіт дільниць, бригадирами (ланковими), працівниками дільниці ВТБ. У разі відсутності автоматичного контролю вмісту метану виміри повинні виконуватися: в шахтах I і II категорій — не менше двох разів на зміну, в шахтах III категорії і вище — не менше трьох разів на зміну. Один із вимірів повинен виконуватися на початку зміни. при цьому не рідше одного разу на зміну виміри повинні виконуватися працівниками дільниці ВТБ.
• б) у вхідних до тупикових та очисних виробок і виїмкових дільниць вентиляційних струменях, у недіючих тупикових та очисних виробках та їх вихідних струменях, у вихідних вентиляційних струменях крил та шахт виміри концентрації метану повинні виконуватися працівниками дільниці ВТБ не рідше одного разу на добу;
• в) у машинних камерах виміри концентрації метану повинні виконуватися змінними посадовими особами дільниць або персоналом, що обслуговує камери, не рідше одного разу на зміну та працівниками дільниці ВТБ — не рідше одного разу на добу. Результати вимірів концентрації метану, проведених протягом зміни, заносяться на дошки, установлені у відповідних місцях. Змінні посадові особи дільниці ВТБ, крім того, заносять результати виконання ними вимірів до наряд-путівок. дані наряд-путівок протягом доби повинні бути перенесені до Книги вимірів метану та обліків загазувань та підписані начальником дільниці ВТБ. Наряд-путівки повинні зберігатися не менш як 12 місяців. Аварійні випадки загазування виробок незалежно від тривалості загазування (крім місцевих скупчень біля комбайнів, врубових машин та бурильних верстатів) повинні розслідуватися. Усі випадки спалаху газу та вугільного пилу незалежно від викликаних ними наслідків повинні розслідуватися і оформлятися актами. На шахтах, що розробляють пласти вугілля, схильні до самозапалювання, повинен проводитися контроль вмісту оксиду вуглецю (СО) у рудниковому повітрі. На всіх газових шахтах у тупикових виробках, що проводяться із застосуванням електроенергії та провітрюються ВМП, повинна застосовуватися апаратура автоматичного контролю кількості повітря.

Питання для самоперевірки.

Привести визначення і класифікацію схем вентиляції виїмкових дільниць за взаємним з'єднанням очисної і виїмкової виробок.

За яким принципом поділяють схеми провітрювання виїмкових дільниць на 1-й, 2-й і 3-й типи?

Вказати на переваги, недоліки і область застосування схем вентиляції виїмкових дільниць залежно від їх типу.

Вказати на фактори, які впливають на ефективність вентиляції виїмкових дільниць і які необхідно враховувати в класифікації схем вентиляції.

Назвати способи і схеми провітрювання тупикових виробок.

Привести вимоги ПБ щодо провітрювання тупикових виробок.

Назвати особливості і привести схеми провітрювання двох тупикових виробок під час їх проведення.

Дати визначення, перелічити особливості і вказати на область застосування схем вентиляції шахт.

Вказати, які параметри рудникової атмосфери підлягають контролю і з якою періодичністю відповідно до ПБ їх необхідно контролювати.

Якими посадовими особами і де реєструються результати вимірів складу повітря в гірничих виробках?

Як, відповідно до ПБ, в газових шахтах повинен здійснюватися контроль за кількістю повітря, яке подається в тупикову виробку за допомогою ВМП?